基于OODA和灰色模糊理論的海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估?

李宙恒

（中國艦船研究設(shè)計(jì)中心 武漢 430064）

1 引言

裝備能力是指裝備在規(guī)定條件下，使用相關(guān)資源要素執(zhí)行一組任務(wù)并達(dá)到預(yù)定效果、完成使命任務(wù)的本領(lǐng)。裝備能力是裝備固有的屬性，與裝備的型號(hào)、數(shù)量、戰(zhàn)技指標(biāo)、相互依賴關(guān)系、支撐關(guān)系和信息交聯(lián)等結(jié)構(gòu)有關(guān)。分析與評(píng)估裝備能力，找準(zhǔn)制約能力形成的提升的關(guān)鍵因素，對(duì)于提高裝備能力發(fā)揮著突出作用。裝備能力評(píng)估已成為裝備需求論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)［1～3］。

隨著海警隊(duì)伍轉(zhuǎn)隸武警部隊(duì)，海警由遂行海上緝私、漁業(yè)執(zhí)法等單一執(zhí)法任務(wù)向遂行海上維權(quán)、綜合執(zhí)法、應(yīng)急救援、國際合作、防衛(wèi)作戰(zhàn)等多樣化任務(wù)轉(zhuǎn)變。隨著使命任務(wù)的變化，其裝備體系的發(fā)展由單一平臺(tái)節(jié)點(diǎn)、向海上編隊(duì)及體系作戰(zhàn)方向轉(zhuǎn)變［4］。艦船是海警裝備體系的重要組成，對(duì)于發(fā)揮海上維權(quán)執(zhí)法效能起著至關(guān)重要的作用。而海警艦船裝備能力的評(píng)估方法卻相對(duì)滯后，存在著評(píng)估主觀性較強(qiáng)、指標(biāo)選取不規(guī)范、權(quán)重設(shè)置不合理等問題，不利于穩(wěn)步推進(jìn)海警艦船裝備的建設(shè)。因此，為牽引海警艦船裝備應(yīng)用與發(fā)展，需選擇科學(xué)合理的能力評(píng)估方法。由于海警艦船裝備與任務(wù)環(huán)節(jié)構(gòu)成復(fù)雜，本文采用了OODA環(huán)理論對(duì)海警艦船維權(quán)執(zhí)法流程進(jìn)行分解，采用層次分析法建立維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，隨后基于灰色模糊理論建立能力評(píng)估模型，最后運(yùn)用構(gòu)建的模型對(duì)海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力進(jìn)行評(píng)估與檢驗(yàn)。

2 基于OODA環(huán)的海警維權(quán)執(zhí)法任務(wù)流程分析

OODA環(huán)理論是由美國已故空軍上校和軍事戰(zhàn)略家約翰·博依德（JohnBoyd）提出的包含Ob?serve，Orient，Decide，Act四個(gè)環(huán)節(jié)的決策環(huán)理論，旨在闡述空戰(zhàn)中的克敵制勝戰(zhàn)術(shù)［5～6］。OODA環(huán)對(duì)于復(fù)雜的作戰(zhàn)交互過程進(jìn)行了劃分，描述為“觀測(cè)（Observe）－判斷（Orient）－決策（Decide）－行動(dòng)（Act）”的循環(huán)過程，根據(jù)行動(dòng)實(shí)施效果，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化觀測(cè)、判斷方法，做出更為明智的決策，以便取得更好的結(jié)果，完成作戰(zhàn)過程的閉環(huán)。本文采用OODA環(huán)理論進(jìn)行分析，可模塊化分解海警艦船維權(quán)執(zhí)法過程，得出過程中各階段的步驟與任務(wù)，如圖1所示。

圖1 海警艦船維權(quán)執(zhí)法OODA環(huán)

利用OODA環(huán)可從觀測(cè)、判斷、決策、行動(dòng)四個(gè)分立但又相互關(guān)聯(lián)的階段，清晰描述海警艦船維權(quán)執(zhí)法的任務(wù)過程。具體內(nèi)容如下。

1）觀測(cè)。利用雷達(dá)、光電等觀測(cè)手段對(duì)空中目標(biāo)、水面目標(biāo)和近岸目標(biāo)進(jìn)行警戒探測(cè)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全天候、全方位搜索、觀察、監(jiān)視和取證，對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)關(guān)注、跟蹤，以獲取詳細(xì)目標(biāo)信息。

2）判斷。對(duì)岸基、編隊(duì)、友鄰艦船、直升機(jī)、單兵等各類艦外實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)情報(bào)信息，以及本艦的探測(cè)感知信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)、融合等分析，對(duì)態(tài)勢(shì)、威脅及其重要性與完整性進(jìn)行實(shí)時(shí)的估計(jì)，綜合識(shí)別印證目標(biāo)身份，并對(duì)態(tài)勢(shì)目標(biāo)實(shí)時(shí)威脅估計(jì)與排序。

3）決策。在觀察、判斷的基礎(chǔ)上，指揮員對(duì)當(dāng)前態(tài)勢(shì)進(jìn)行綜合決策，籌劃任務(wù)行動(dòng)方案，將方案分發(fā)至各行動(dòng)節(jié)點(diǎn)，指揮引導(dǎo)、組織調(diào)度各行動(dòng)節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)。

4）行動(dòng)。根據(jù)海上維權(quán)執(zhí)法行動(dòng)方案，利用艦船、飛機(jī)梯次部署、協(xié)調(diào)配合，話音警告、軟硬武器綜合使用等方式實(shí)施維權(quán)執(zhí)法行動(dòng)，監(jiān)視任務(wù)實(shí)施過程，對(duì)任務(wù)實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果進(jìn)行反饋，以在下一步行動(dòng)時(shí)調(diào)整優(yōu)化。

3 維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建及權(quán)重計(jì)算

3.1 維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系是進(jìn)行效能評(píng)估的首要步驟，評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于評(píng)估指標(biāo)體系合理性。因此，有效開展能力評(píng)估工作的關(guān)鍵在于構(gòu)建合理且可量化的指標(biāo)體系。

本文在分析海警艦船維權(quán)執(zhí)法OODA環(huán)的基礎(chǔ)上，通過建立層次結(jié)構(gòu)模型，將海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力劃分為探測(cè)感知能力、指揮控制能力、示警驅(qū)離能力、威懾打擊能力、信息保障能力等五個(gè)一級(jí)指標(biāo)，并對(duì)每個(gè)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化分解，得到二級(jí)指標(biāo)層，如圖2所示。

圖2 海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估指標(biāo)體系

其中，探測(cè)感知能力是指利用各種探測(cè)手段獲取艦船周圍?？沼颦h(huán)境及目標(biāo)信息的能力，包括對(duì)海目標(biāo)探測(cè)能力、對(duì)空目標(biāo)探測(cè)能力、對(duì)岸目標(biāo)探測(cè)能力及對(duì)水下目標(biāo)探測(cè)能力。指揮控制能力是指對(duì)任務(wù)區(qū)域態(tài)勢(shì)的生成，維權(quán)執(zhí)法分析與決策以及任務(wù)資源的調(diào)配，包括情報(bào)處理能力、態(tài)勢(shì)生成能力、指揮決策能力、綜合控制能力及任務(wù)評(píng)估能力。示警驅(qū)離能力是指利用多種非致命的對(duì)抗手段，警告、威懾、驅(qū)趕目標(biāo)對(duì)象，包括示警驅(qū)離范圍、示警驅(qū)離方式、示警驅(qū)離效果。威懾打擊能力是指利用武器設(shè)備對(duì)目標(biāo)實(shí)施警告、威懾，必要時(shí)采取武力打擊，包括對(duì)海目標(biāo)打擊能力、對(duì)空目標(biāo)打擊能力、對(duì)岸目標(biāo)打擊能力、對(duì)水下目標(biāo)打擊能力。信息保障能力指完成任務(wù)所需的外部及內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)支撐，包括信息保障范圍、信息保障精度、信息傳輸方式。

3.2 基于層次分析法的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

層次分析法是一種簡便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，可對(duì)較為復(fù)雜、較為模糊的問題作出綜合決策分析。它可對(duì)復(fù)雜問題進(jìn)行逐級(jí)分解并聚類組合，建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)人們對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)的判斷，對(duì)層次結(jié)構(gòu)模型中的各因素相對(duì)重要性進(jìn)行定量表示，再利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析計(jì)算，確定各因素相對(duì)重要性的總順序［7～9］。

本文以一級(jí)指標(biāo)層中的探測(cè)感知能力、指揮控制能力、示警驅(qū)離能力、威懾打擊能力、信息保障能力五個(gè)評(píng)估指標(biāo)為例來計(jì)算其權(quán)重，計(jì)算過程如下。

1）在已建立的海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，對(duì)同一層次的指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，得出其相對(duì)重要性，并構(gòu)造判斷矩陣BE。

其中，aij為指標(biāo)Bi與Bj的相對(duì)重要性比值。采用專家賦值法對(duì)一級(jí)指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，得出一級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣如下：

2）根據(jù)BEW=λmaxW求解判斷矩陣BE的最大特征值λmax和其特征向量W。計(jì)算求得矩陣BE的最大特征值λmax=5.1629，特征向量W=（0.2873，0.6960，0.1868，0.6237，0.0956）。

3）進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，將構(gòu)造的判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI與同階平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI相比，其比值即為隨機(jī)一致性比例CR：

只有當(dāng)隨機(jī)一致性比例CR≤0.1時(shí)，判斷矩陣才具有滿意的一致性，否則就需要調(diào)整判斷矩陣，直到判斷矩陣構(gòu)造合理，達(dá)到一致性要求。其中判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI為：

對(duì)于1-9階的判斷矩陣，其平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI的值如表1所示。

表1 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)值

本文中，判斷矩陣的階數(shù)為5，因此CI=(λmax-n)/(n-1)=0.0407，RI=1.12，矩陣的隨機(jī)一致性比CR=CI/RI=0.036≤0.1，因此判斷矩陣具有滿意的一致性。

4）判斷矩陣的一致性符合要求，因此對(duì)所求得的特征向量進(jìn)行歸一化處理，得到一級(jí)指標(biāo)層的權(quán)重為WB=（0.1521，0.3684，0.0989，0.3301，0.0506）。

根據(jù)上述方法可以得到二級(jí)指標(biāo)層中各能力相對(duì)于一級(jí)指標(biāo)層的權(quán)重。如表2所示。

結(jié)合一級(jí)指標(biāo)層相對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重，可計(jì)算出二級(jí)指標(biāo)層相對(duì)于目標(biāo)海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力的組合權(quán)重為

W=（0.0819，0.0390，0.0188，0.0125，0.0711，0.1530，0.0762，0.0431，0.0250，0.0587，0.0155，0.0247，0.1615，0.0766，0.0295，0.0626，0.0322，0.0131，0.0053）T

4 維權(quán)執(zhí)法能力灰色模糊評(píng)估模型構(gòu)建

灰色模糊評(píng)估將灰色評(píng)估理論和模糊評(píng)估理論的方法相結(jié)合，既可以對(duì)評(píng)估對(duì)象進(jìn)行定性分析，又可進(jìn)行定量分析。在已知信息不充分、評(píng)估對(duì)象具有模糊因素的背景下，利用灰色系統(tǒng)理論確定評(píng)價(jià)灰類和灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量，弱化專家評(píng)價(jià)的不完全性和主觀性，并最終計(jì)算得到評(píng)估對(duì)象的綜合評(píng)估等級(jí)［10～12］。下面利用灰色模糊理論來構(gòu)建評(píng)估模型。

1）確定評(píng)價(jià)灰類

根據(jù)艦船行業(yè)評(píng)估慣例，制定評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，如表3所示。

表3 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

邀請(qǐng)專家集體根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則對(duì)各二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，得到二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值矩陣：

其中dij表示第j個(gè)專家對(duì)于第i個(gè)二級(jí)指標(biāo)的綜合評(píng)分。

邀請(qǐng)5位專家依據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)對(duì)海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估指標(biāo)體系中19個(gè)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，得到二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值矩陣為

確定評(píng)價(jià)灰類等級(jí)和白化函數(shù)，依據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，劃分成四個(gè)評(píng)價(jià)灰類，各灰類對(duì)應(yīng)的灰數(shù)和白化函數(shù)如下。

第一類“優(yōu)”（k=1），對(duì)應(yīng)灰數(shù) ?∈(0 ,9,∞ ]，白化函數(shù)為

其中，灰度表明指標(biāo)評(píng)分dij對(duì)應(yīng)的級(jí)別，函數(shù)區(qū)間表明評(píng)分可能的區(qū)間，中間值表明是該灰類的最優(yōu)評(píng)分值。

2）確定灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量

根據(jù)以上白化函數(shù)，可計(jì)算出dij在各白化函數(shù)下的灰色評(píng)價(jià)系數(shù)，得到灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量，經(jīng)綜合后可得到灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣。

其中，rik表示n位專家對(duì)各單元在第k等級(jí)灰類下的灰色評(píng)價(jià)值，fk（dij）表示第k等級(jí)灰類下，第j個(gè)專家對(duì)于第i個(gè)能力的綜合評(píng)分值所對(duì)應(yīng)的白化函數(shù)值。

3）建立灰色模糊綜合評(píng)估

依據(jù)海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重W，并結(jié)合灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣R，可計(jì)算可得出維權(quán)執(zhí)法能力在各評(píng)價(jià)灰類上的評(píng)估值，如下：

結(jié)合制定的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，將灰色模糊評(píng)估結(jié)果進(jìn)行量化得到海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力值U=Y×F=7.4171。其中，F(xiàn)=［9，7，5，1］T為灰色評(píng)價(jià)最優(yōu)值向量。

由此可見，該海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力綜合灰色估值為7.4171，對(duì)應(yīng)評(píng)估結(jié)果為“良”。

從維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重可知，對(duì)于海警艦船而言，指揮控制能力和威懾打擊能力對(duì)于其維權(quán)執(zhí)法能力影響最大，其次是探測(cè)感知能力和示警驅(qū)離能力，信息保障能力對(duì)其影響最小。因此，若需要提高海警艦船的維權(quán)執(zhí)法能力，需要首先增強(qiáng)指控控制和威懾打擊能力，其次再補(bǔ)足其他3項(xiàng)能力。同樣，可以分析出二級(jí)指標(biāo)對(duì)于一級(jí)指標(biāo)的影響程度。因此本文通過建立層次模型，可以發(fā)現(xiàn)制約海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力的短板因素并加以修正。

5 結(jié)語

本文針對(duì)海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力進(jìn)行評(píng)估，利用OODA環(huán)理論分析海警艦船維權(quán)執(zhí)法流程，模塊化分解維權(quán)執(zhí)法各階段的步驟與任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，通過層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力評(píng)估指標(biāo)體系，采用層次分析法對(duì)各評(píng)估指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行了量化分析。通過建立灰色模糊評(píng)估模型，對(duì)海警艦船維權(quán)執(zhí)法能力進(jìn)行分析評(píng)估，避免了僅用專家評(píng)判導(dǎo)致的主觀性高的問題。采用實(shí)際案例對(duì)評(píng)估方法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)論表明該方法合理有效。本文得出的結(jié)果可為海警艦船裝備論證規(guī)劃、能力指標(biāo)分配提供理論指導(dǎo)，也適用于艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的能力分配，可為海警部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練提供有效的理論參考與幫助。